【摘要】：為了掌握大氣氮沉降對稀樹灌草叢生態(tài)系統(tǒng)土壤細(xì)菌群落的影響,以位于科爾沁沙地東南緣的稀樹灌草叢為對象,采用人工模擬氮沉降(0、10、25、40和80kgN ·hm-2 ·a-1)和高通量分析結(jié)合法分析了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和土壤碳氮性質(zhì)的變化。本試驗(yàn)設(shè)置N0(空白對照組)、N10、N25、N40和N80五個氮添加梯度,對處理過的土壤中細(xì)菌的16SrDNA進(jìn)行三代測序。結(jié)果表明:1.細(xì)菌群落豐度會隨著氮添加量的變化而變化。在門水平上土壤細(xì)菌對照土壤中,厚壁菌門(Firmicutes)占絕對優(yōu)勢,其豐度達(dá)37%,變形菌門(Proteibacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)的豐度為24.7%和18.1%,屬于次優(yōu)勢門類,放線菌門(Actinobacteria)及酸桿菌門(Acidobacteria)的豐度分別為6.75%和6.34%。隨著氮添加量的增加,厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門優(yōu)勢和次優(yōu)勢門的優(yōu)勢度明顯下降,而放線菌門、酸桿菌門和綠彎菌門(Chloroflexi)優(yōu)勢度明顯增強(qiáng),尤其酸桿菌門的優(yōu)勢度增加更為明顯。細(xì)菌豐度及結(jié)構(gòu)在屬分類水平上也有明顯差異。對照土壤中,檢測到172屬的細(xì)菌,優(yōu)勢屬為韋榮球菌屬(Feillonella),豐度為 18.9%,埃希式桿菌屬(Escherichia)、梭菌屬(Clostridium)和擬桿菌屬(Bacteroides)的豐度在4.2%-5.3%,為次優(yōu)勢屬。N10水平下,梭菌屬、埃希式桿菌屬、CandidatusSolibacter成為共優(yōu)勢屬,豐度在2.0%-3.3%之間。N25水平下,優(yōu)勢屬為Aquabacterium,其豐度為7.5%,鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、Kaistobacter的豐度在2.3%-2.7%。N40水平下,埃希式桿菌屬、梭菌屬,Candidatus Solibacter、鞘氨醇單胞菌屬為共優(yōu)勢屬,豐度在1.2%-3.3%之間。N80水平下,鞘氨醇單胞菌屬、Kaistoacter、Candidatus Solibacter、埃希式桿菌屬、紅游動菌屬(Rhodoplanes)的豐度在1.3%-2.6%間,無明顯的優(yōu)勢屬。綜上所述,氮添加后土壤細(xì)菌相對豐度及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,對照土壤中韋榮球菌屬明顯占優(yōu)勢,且檢測到的菌屬多。隨著氮添加量增加,韋榮球菌屬、埃希式桿菌屬、梭菌屬和擬桿菌屬的優(yōu)勢度減少或消失,而未知菌屬比重顯著增加,優(yōu)勢屬從單一變?yōu)槎喾N。2.通過土壤微生物16SrDNA高通量測序技術(shù),分析了遼西北灌草叢土壤細(xì)菌的多樣性指數(shù)。本試驗(yàn)中5個梯度的Chaol指數(shù)表現(xiàn)為N10N80N40N25N0。ACE 指數(shù)表現(xiàn)為 N80N10N40N25NO。Simpson 指數(shù)表現(xiàn)為N10N25N40N80NO。Shannon 指數(shù)表現(xiàn)為 N10N25N80N40NO。增氮處理,使土壤細(xì)菌四個多樣性指數(shù)(Simpson,chaol,ACE,shannon)均增加。由此可以得出,增氮處理,增加科爾沁沙地稀樹灌叢草地細(xì)菌群落多樣性及豐富度,且N10梯度下表現(xiàn)的多樣性最高。增氮處理不僅影響土壤細(xì)菌群落組成及豐度,而且對功能群的豐度也有影響。由本試驗(yàn)結(jié)果可以看出氮添加有助于提高大多數(shù)功能群豐度,僅有核苷酸代謝和輔助因子及維生素代謝兩種組群功能群受到抑制。3.5個梯度土壤理化性質(zhì)測定結(jié)果顯示:土壤pH、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量差異較大。本試驗(yàn)地土壤pH值在5.4-6.0之間,偏酸性,隨著氮濃度的增加土壤pH總體呈現(xiàn)降低趨勢。土壤中氨態(tài)氮含量范圍在0.07mg·kg-1-0.17mg· kg-1,其含量在未增氮處理樣地中最低,N80處理中最高,二者有顯著差異性。土壤中硝態(tài)氮含量范圍在0.34mg·kg-1-0.64mg·kg-1,N80 土樣中含量顯著高于其他濃度。五組土壤全氮含量范圍在1.31g·kg-1-1.77g·kg-1之間,沒有顯著差異。五個梯度土壤有機(jī)碳含量范圍在3.70 ·kg-1-5.06g· kg-1之間,沒有顯著差異。碳氮比在4.60-5.50之間,也沒有顯著差異。因此土壤pH、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮三項(xiàng)指標(biāo)含量的高低影響著土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)狀況,這可能成為土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及豐富度的影響因素。土壤全氮,有機(jī)碳及碳氮比沒有隨著氮添加發(fā)生顯著變化,可能是由于土壤氮庫、碳庫系統(tǒng)在短時間內(nèi)可以保持自身的穩(wěn)定,需要長期定量施肥繼續(xù)監(jiān)測。4.從距離矩陣聚類分析圖及群落組成熱圖均可以看出,空白對照組的細(xì)菌豐度與增氮處理后有很大的差異,并且群落中的優(yōu)勢門類和菌屬結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的改變,這些變化可以猜測是由增氮導(dǎo)致的。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q948.1

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本文編號：2769132